吉林大學(xué)珠海學(xué)院本科畢業(yè)論文 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）拖拉機(jī)變速箱的設(shè)計(jì)The Design of tractor gearbox 系別：機(jī)械與汽車工程系專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化學(xué)生姓名：張三學(xué)號(hào)：06060001指導(dǎo)教師姓名、職稱：李四 教授完成日期 2015 年 4 月 20 日21吉林大學(xué)珠海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名學(xué)號(hào)班級(jí)系別機(jī)械與汽車工程系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 拖拉機(jī)變速箱的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師所在單位畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目簡介（包括任務(wù)、時(shí)間安排、參考資料等）任務(wù)：(1)查閱各種關(guān)于拖拉機(jī)變速箱的資料和各種參考文獻(xiàn)，確定拖拉機(jī)變速箱的結(jié)構(gòu)原理，以及拖拉機(jī)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)方案與結(jié)構(gòu)。(2)對(duì)確定好方案的拖拉機(jī)變速箱利用AUTOCAD制圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制，設(shè)計(jì)出拖拉機(jī)變速箱的裝配圖和零件圖。(3)變速箱內(nèi)齒輪和軸類等等零件的設(shè)計(jì)和繪制，圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。(4)編寫設(shè)計(jì)說明書。時(shí)間安排：2015年3月9前(第二學(xué)期開學(xué)前)查閱資料，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)綜述，完成開題報(bào)告；2015年3月9日4月19日 (第一周至第六周)確定總體設(shè)計(jì)方案；1） 拖拉機(jī)變速箱總體方案設(shè)計(jì)，2）設(shè)計(jì)說明書的草稿編寫和相關(guān)的理論計(jì)算；2015年4月20日5月17日(第七周至第十周)1）拖拉機(jī)變速箱提總成及其內(nèi)部零件設(shè)計(jì)；2）完成總裝配圖，繪制零件圖，要求有零件技術(shù)要求2015年6月1日6月14日(第十三周至第十四周)修改設(shè)計(jì)計(jì)算說明書及圖紙；修改、定稿、打印、準(zhǔn)備答辯參考資料：1徐灝等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第2、3冊(cè))M(第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20032程悅蓀.拖拉機(jī)變速箱的設(shè)計(jì)M.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1981 3周紀(jì)良.拖拉機(jī)及類似車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 4吉林工業(yè)大學(xué)拖拉機(jī)教研室編.拖拉機(jī)的構(gòu)造M.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，19825成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)減（變）速箱電機(jī)與電箱M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999 系專家組審核意見： 吉林大學(xué)珠海學(xué)院機(jī)電工程系 年 月 日摘要隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)械工業(yè)也在不斷地發(fā)展著，各種設(shè)備都在不斷地發(fā)展，創(chuàng)新著。特別是在農(nóng)業(yè)方面，拖拉機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，在一些特定的工作場合，拖拉機(jī)體積小，變速靈活，價(jià)格成本低廉很受歡迎，越來越多的農(nóng)業(yè)工作者選擇拖拉機(jī)作為耕田施肥等等的輔助工具。根據(jù)市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，拖拉機(jī)變速箱必須滿足當(dāng)今人們對(duì)拖拉機(jī)速度調(diào)節(jié)方面的靈活性操控等需求，能夠在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速的情況下，改變拖拉機(jī)的驅(qū)動(dòng)力和行駛速度；在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下，使拖拉機(jī)前進(jìn)或后退；在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄滅的情況下，可使拖拉機(jī)長時(shí)間停車或進(jìn)行固定作業(yè)。變速箱有自鎖功能（只能掛一個(gè)擋）、互鎖裝置和倒擋鎖裝置。目前市面上的拖拉機(jī)變速箱大多都是采用傳統(tǒng)的變速結(jié)構(gòu)，在某些特定的區(qū)域，這種結(jié)構(gòu)形式的拖拉機(jī)變速箱非常不受歡迎。由于以往的拖拉機(jī)變速箱采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，這樣就造成傳動(dòng)精度不好控制，保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用較高;同時(shí)存在一定的安全隱患。因此，對(duì)整機(jī)的安全性要求較高，操作時(shí)也會(huì)給工作人員帶來強(qiáng)烈的震動(dòng)，使得操作很不舒服。雖然傳通的拖拉機(jī)變速箱傳動(dòng)效率較高，變速效果較好，但是價(jià)格也較昂貴，對(duì)于一般的用戶難以接受。所以研究一種新式的拖拉機(jī)變速箱勢在必行！本文介紹了拖拉機(jī)變速箱的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)，該拖拉機(jī)變速箱的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)鏈短、效率高、易加工、使用和維護(hù)都很方便，較適合在惡劣的環(huán)境下工作，最主要的是其傳動(dòng)效率很高。 拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械的一種，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)耕作行業(yè)等，適用于耕田、播種、施肥，裝運(yùn)等等各個(gè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。它工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過V帶傳動(dòng)帶動(dòng)拖拉機(jī)變速箱轉(zhuǎn)動(dòng)，從而間接地帶動(dòng)了拖拉機(jī)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣拖拉機(jī)就可以行駛了，通過改變變速箱理論的檔位來實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的前進(jìn)、后退、加速、減速等等功能。關(guān)鍵詞：機(jī)械工業(yè)；拖拉機(jī)變速箱；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)效率Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction procedurework.Theinvertedpendulumisatypicalhighordersystem,withmulti-variable,non-linear, strong-coupling,fleetandabsolutelyinstable.Itisrepresentativeasanidealmodeltoprovenewcontroltheoryandtechniques.Duringthecontrolprocess,pendulumcaneffectivelyreflectmanykeyproblemssuchasequanimity,robust,follow-upandtrack,therefore.Thispaperstudiesacontrolmethodofdoubleinvertedpendulum.Firstofall,themathematicalmodelofthedoubleinvertedpendulumisestablished,thenmakeacontroldesigntodoubleinvertedpendulumonthemathematicalmodel,anddeterminethesystemperformanceindexweightmatrix,byusinggeneticalgorithminordertoattainthesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Finally,thesimulationofthesystemismadeby.Afterseveraltestmatrixvaluetheresultsarenotsatisfactoryresponse,thenweoptimizematrixbyusingGeneticAlgorithm.Simulationresultsshow:ThesystemresponsecanmeetthedesignrequirementseffectivelyafterGeneticAlgorithmoptimization.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and otherfood, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structuredesign.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Fout degrees of freedom.目錄1緒論61.1拖拉機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀71.1.1拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展81.1.2拖拉機(jī)變速箱的發(fā)展?fàn)顩r82 拖拉機(jī)變速箱的總體方案設(shè)計(jì)10 2.1 變速箱的結(jié)構(gòu)形式122.2.1 變速箱內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)的布局 123 拖拉機(jī)變速箱體傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)143.1變速箱內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)16 3.2 各檔位的傳動(dòng)路線的確定18 3.3 各檔位的傳動(dòng)比及其速度的計(jì)算203.3.1 各檔位的傳動(dòng)比的確定233.3.3 各檔位速度確定234 變速箱內(nèi)部傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)24 4.1 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算24 4.2 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算245 變速箱內(nèi)部主要傳動(dòng)零件的強(qiáng)度校核25 5.1 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核25 5.2 傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核26 5.3 軸承強(qiáng)度的校核27參考文獻(xiàn).28致謝.291 緒論1.1 拖拉機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 機(jī)械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。機(jī)械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機(jī)械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機(jī)械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機(jī)械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機(jī)械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機(jī)械、研制和提供從事各種服務(wù)的機(jī)械、研制和提供家庭和個(gè)人生活中應(yīng)用的機(jī)械、研制和提供各種機(jī)械武器。 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機(jī)械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有：建立和發(fā)展機(jī)械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運(yùn)動(dòng)的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨(dú)立功能的機(jī)械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和計(jì)算的機(jī)械原理和機(jī)械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機(jī)械一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。研究機(jī)械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費(fèi)方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機(jī)械工程的一項(xiàng)特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機(jī)械的種類繁多，可以按幾個(gè)不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動(dòng)力機(jī)械、物料搬運(yùn)機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械等；按工作原理可分為熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。另外，機(jī)械在其研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用等過程中都要經(jīng)過幾個(gè)工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機(jī)械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個(gè)分支系統(tǒng)，如機(jī)械科研、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械運(yùn)用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學(xué)科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機(jī)械工程可能分化成上百個(gè)分支學(xué)科。例如，按功能分的動(dòng)力機(jī)械，它與按工作原理分的熱力機(jī)械、流體機(jī)械、透平機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、蒸汽動(dòng)力機(jī)械、核動(dòng)力裝置、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，以及與按行業(yè)分的中心電站設(shè)備、工業(yè)動(dòng)力裝置、鐵路機(jī)車、船舶輪機(jī)工程、汽車工程等都有復(fù)雜的交叉和重疊關(guān)系。船用汽輪機(jī)是動(dòng)力機(jī)械，也是熱力機(jī)械、流體機(jī)械和透平機(jī)械，它屬于船舶動(dòng)力裝置、蒸汽動(dòng)力裝置，可能也屬于核動(dòng)力裝置等等。19世紀(jì)時(shí)，機(jī)械工程的知識(shí)總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個(gè)學(xué)科，被稱為民用工程，19世紀(jì)下半葉才逐漸成為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展和知識(shí)總量的增長，機(jī)械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢在20世紀(jì)中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達(dá)到了最高峰。由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非個(gè)人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識(shí)過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進(jìn)步，對(duì)外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識(shí)過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時(shí)配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自20世紀(jì)中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細(xì)的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)來研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來的時(shí)代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉矗卫?、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)任務(wù)。 機(jī)械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機(jī)械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復(fù)雜的機(jī)械和機(jī)械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實(shí)。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠(yuǎn)窺百億光年，近察細(xì)胞和分子。新興的電子計(jì)算機(jī)硬、軟件科學(xué)使人類開始有了加強(qiáng)，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù)雜的工作，從而更促進(jìn)手的功能。手的實(shí)踐反過來又促進(jìn)人腦的智慧。在人類的整個(gè)進(jìn)化過程中，以及在每個(gè)人的成長過程中，腦與手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化的。人工智能與機(jī)械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機(jī)械制造出來。過去，各種機(jī)械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進(jìn)化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會(huì)消除了這個(gè)限制。計(jì)算機(jī)科學(xué)與機(jī)械工程之間的互相促進(jìn)，平行前進(jìn)，將使機(jī)械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。19世紀(jì)時(shí)，機(jī)械工程的知識(shí)總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個(gè)學(xué)科，被稱為民用工程，19世紀(jì)下半葉才逐漸成為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展和知識(shí)總量的增長，機(jī)械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢在20世紀(jì)中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達(dá)到了最高峰。綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復(fù)循環(huán)，是知識(shí)發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識(shí)，又具有足夠的綜合知識(shí)來認(rèn)識(shí)、理解其他學(xué)科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。綜合與專業(yè)是多層次的。在機(jī)械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識(shí)中，包括社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境之下，我國各個(gè)行業(yè)在受到其他國家先進(jìn)技術(shù)沖擊的同時(shí)，與國外品牌企業(yè)的溝通交流的機(jī)會(huì)也變的越來越多。拖拉機(jī)行業(yè)通過行業(yè)展會(huì)、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實(shí)力和核心競爭力，縮小與發(fā)達(dá)國家之間的差距。在新的市場需求的驅(qū)動(dòng)下，拖拉機(jī)設(shè)備的更新和優(yōu)化升級(jí)更加迫切。國內(nèi)拖拉機(jī)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場潛力，大力發(fā)展大型環(huán)保節(jié)能的拖拉機(jī)械設(shè)備，在我國飛速發(fā)展的農(nóng)業(yè)從人工作業(yè)到機(jī)械化的轉(zhuǎn)變中發(fā)揮著積極的作用。一般生產(chǎn)大型拖拉機(jī)設(shè)備的企業(yè)對(duì)設(shè)備傳動(dòng)效率指數(shù)上都有嚴(yán)格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，都充分考慮到設(shè)備在運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)的種種問題，從而減少設(shè)備因?yàn)檎駝?dòng)或者操作不當(dāng)而引起的噪音大、污染重等現(xiàn)象。國內(nèi)拖拉機(jī)設(shè)備的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的低碳經(jīng)濟(jì)、經(jīng)久耐用主題保持一致。加大拖拉機(jī)設(shè)備新型多樣化的研發(fā)及生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的大趨勢，同時(shí)也迎合了國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的需求。拖拉機(jī)的發(fā)展與人類社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前拖拉機(jī)正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動(dòng)化方向發(fā)展。 1.1.1 拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展 拖拉機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要有一下幾個(gè)方面：首先是發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)主要是動(dòng)力來源，工作方式簡單的說是，把氧氣和柴油混合噴進(jìn)燃燒室，然后壓燃，產(chǎn)生動(dòng)力通過飛輪傳單變速箱。發(fā)動(dòng)機(jī)后面是變速箱，變速箱主要是把發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的單一速度轉(zhuǎn)變成很多個(gè)速度級(jí)，然后根據(jù)不同的作業(yè)條件調(diào)整速度。原理就是改變傳動(dòng)比來改變行走速度還有需要的扭矩。變速箱后面是液壓提升體統(tǒng)，液壓提升系統(tǒng)主要是用于掛接所需農(nóng)具使用，有的農(nóng)具在使用過程中需要拖拉機(jī)把農(nóng)具背起來作業(yè)，液壓提升系統(tǒng)就可以。液壓系統(tǒng)的工作原理就是利用液體不能壓縮的原理工作的，液體動(dòng)力來源于液壓油泵，然后驅(qū)動(dòng)液壓油，因?yàn)橐簤河筒荒軌嚎s，所以必須做功，然后通過改變油路，然后進(jìn)到不同的油路，推動(dòng)液壓油缸做伸展運(yùn)動(dòng)。最后面還有動(dòng)力輸出，也就是拖拉機(jī)的二級(jí)動(dòng)力，它是給拖拉機(jī)后面掛接的農(nóng)具輸出動(dòng)力的，因?yàn)橛械霓r(nóng)具雖然背起來了，但是自己不會(huì)工作或者說沒有動(dòng)力源，然后拖拉機(jī)在后面給一個(gè)輸出軸，作為后面農(nóng)具的動(dòng)力源，只要掛接傳動(dòng)軸就可以輸出動(dòng)力。 當(dāng)今社會(huì)，拖拉機(jī)的發(fā)展不斷地向著操作靈活，多樣型，復(fù)合型發(fā)展，其具體結(jié)構(gòu)形式的變更最主要的是體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）前輪小，后輪大。傳統(tǒng)的拖拉機(jī)的輪子基本上是一樣大，但通過技術(shù)創(chuàng)新，改變了傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，采用前輪小，后輪大的結(jié)構(gòu)，這樣更省力，操作起來也更方便。2） 拖拉機(jī)底盤上面安裝有輸出軸，可以直接給后面的需要工作的農(nóng)業(yè)掛具提供動(dòng)力。3） 橡膠履帶式拖拉機(jī) 通常這樣類型的拖拉機(jī)采用三角帶傳動(dòng)，適合大功率，重負(fù)載的場合，目前西方資本主義國家正在著手研制。1.1.2 拖拉機(jī)變速箱的發(fā)展?fàn)顩r 從廣義上面來說，現(xiàn)在市場上不同拖拉機(jī)所配置的變速箱來看，主要分為：手動(dòng)變速箱、負(fù)載換擋變速箱、自動(dòng)變速箱。 一、手動(dòng)變速箱(MT) 手動(dòng)變速箱：手動(dòng)變速箱可以采用滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋等方式。滑動(dòng)齒輪換擋變速箱的基本結(jié)構(gòu)是主動(dòng)齒輪在驅(qū)動(dòng)軸上 滑動(dòng)，使其與從動(dòng)齒輪相嚙合。嚙合套換擋是從動(dòng)軸上的齒輪和主動(dòng)軸上的空套齒輪經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，移動(dòng)主動(dòng)軸花鍵上的嚙合套，使空套齒輪與主動(dòng)軸連接。與滑動(dòng)齒輪相比，其滑動(dòng)距離小，在圓周速度低的部位嚙合，故換擋較前者容易。以上兩類換擋變速箱由于結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本低，在拖拉機(jī)發(fā)展早期，應(yīng)用較為廣泛。但由于這兩類變速箱換擋時(shí)，兩個(gè)齒輪的圓周速度不一致，掛擋時(shí)噪聲大，若操作不當(dāng)甚至?xí)?dǎo)致齒輪損壞，因此，自上世紀(jì)30年代同步器問世以來，這兩類換擋變速箱在歐美拖拉機(jī)上逐步被淘汰。同步器換擋變速箱采用摩擦原理，使相嚙合的齒輪的圓周速度迅速地相等后再掛擋，因此，其換擋平順，減少了齒輪嚙合時(shí)的互相撞擊，延長了齒輪的使用壽命，在拖拉機(jī)變速箱發(fā)展史上占有重要的地位。 負(fù)載換擋變速箱：負(fù)載換擋變速箱由于換擋過程簡單且動(dòng)力不中斷，改善了拖拉機(jī)的操縱性能，提高了工作效率。自1959年Caterpillar公司在D9D拖拉機(jī)上首次成功地應(yīng)用負(fù)載換擋以來，由于這種機(jī)構(gòu)在換擋時(shí)所表現(xiàn)出的明顯優(yōu)點(diǎn)，吸引了許多廠家紛紛效仿。 自動(dòng)變速箱：自動(dòng)變速箱的換擋與人無關(guān)，以設(shè)計(jì)時(shí)給定的程序?yàn)榛A(chǔ)，根據(jù)拖拉機(jī)行駛狀態(tài)自動(dòng)地進(jìn)行變速。按所采取的傳動(dòng)形式不同，可分為液力機(jī)械式變速箱、靜液壓式變速箱和液壓機(jī)械式變速箱。液力機(jī)械式變速箱是液力偶合器或液力變矩器與機(jī)械式變速箱串聯(lián)的傳動(dòng)裝置，它可以使拖拉機(jī)平穩(wěn)起步及防止傳動(dòng)系過載，但其最大的缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低。靜液壓式變速箱由液壓傳動(dòng)裝置與機(jī)械式變速箱串聯(lián)組成，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率全部通過液壓傳動(dòng)裝置。液壓機(jī)械式變速箱是一種液壓傳動(dòng) 裝置與機(jī)械式變速箱并聯(lián)的傳動(dòng)裝置，通過差動(dòng)機(jī)構(gòu)功率合流或分流，這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)功率僅部分通過液壓傳動(dòng)裝置，必要時(shí)又能將液壓傳動(dòng)閉鎖變?yōu)榧儥C(jī)械傳動(dòng)。因此，其總傳動(dòng)效率大大提高了，而且在低速區(qū)域可使機(jī)械傳動(dòng)輸出為零，變?yōu)榧円簤簜鲃?dòng)，有利于拖拉機(jī)的平穩(wěn)起步。與液力機(jī)械式變速箱相比，它的傳動(dòng)效率高，且高效區(qū)寬。 當(dāng)今拖拉機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對(duì)于拖拉機(jī)性能的要求是越來越高的。拖拉機(jī)變速箱的發(fā)展也并不僅限于此，無級(jí)變速箱便是人們追求的“最高境界”。無級(jí)變速箱最早由荷蘭人范多尼斯（VanDoornes）發(fā)明。無級(jí)變速系統(tǒng)不像手動(dòng)變速箱或自動(dòng)變速箱那樣用齒輪變速，而是用兩個(gè)滑輪和一個(gè)鋼帶來變速，其傳動(dòng)比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動(dòng)變速箱“突然換檔”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。通常有些朋友將自動(dòng)變速箱稱為無級(jí)變速箱，這是錯(cuò)誤的。雖然它們有著共同點(diǎn)，但是自動(dòng)變速箱只有換檔是自動(dòng)的，但它的傳動(dòng)比是有級(jí)的，也就是我們常說的檔，一般自動(dòng)變速箱有27個(gè)檔。而無級(jí)變速箱能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速比的無級(jí)變化，并選定幾個(gè)常用的速比作為常用的“檔”。裝配該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可在任何轉(zhuǎn)速下自動(dòng)獲得最合適的傳動(dòng)比。從市場走向來看，雖然無級(jí)變速箱是一個(gè)技術(shù)分量比較高的部件，但是也已經(jīng)走進(jìn)了普通轎車的“身體”之中，廣本兩廂飛度每個(gè)排量都有一款配置了CVT無級(jí)變速箱，既方便又省油，且售價(jià)也僅在9.6811.68萬元。而且奇瑞拖拉機(jī)銷售公司表示QQ無級(jí)變速箱型年底上市?？磥頍o級(jí)變速箱在中檔車中的運(yùn)用將越為廣泛。2 拖拉機(jī)變速箱的總體方案設(shè)計(jì)2.1 變速箱的結(jié)構(gòu)形式 2.1.1 變速箱內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)的布局 拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械的一種，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)耕作行業(yè)等，適用于耕田、播種、施肥，裝運(yùn)等等各個(gè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。它工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過V帶傳動(dòng)帶動(dòng)拖拉機(jī)變速箱轉(zhuǎn)動(dòng)，從而間接地帶動(dòng)了拖拉機(jī)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣拖拉機(jī)就可以行駛了，通過改變變速箱理論的檔位來實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的前進(jìn)、后退、加速、減速等等功能。在拖拉機(jī)的幾個(gè)組成部分里，變速箱是最重要也是最核心的部分，其組成機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的布局圖如下圖所示：3 拖拉機(jī)變速箱體傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1變速箱內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)拖拉機(jī)變速箱體內(nèi)部主要有各檔位傳動(dòng)齒輪，各傳動(dòng)軸以及端蓋，軸承等等零件組成，通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)V帶傳動(dòng)，從而帶動(dòng)拖拉機(jī)內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，繼而實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)，于是拖拉機(jī)就可以行駛了。其具體內(nèi)部傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 3.2 各檔位的傳動(dòng)路線的確定3.3 各檔位的傳動(dòng)比及其速度的計(jì)算3.3.1 各檔位的傳動(dòng)比的確定根據(jù)以上條件可知，該變速箱體主要有傳動(dòng)齒輪副，傳動(dòng)軸系等等零件組成，各檔位的傳動(dòng)比計(jì)算如下：3.3.3 各檔位速度確定由于拖拉機(jī)的各部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，我們選擇標(biāo)準(zhǔn)直徑為600MM的車輪，于是各檔位的速度分別如下：4 變速箱內(nèi)部傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)4.1 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）初步確定軸的直徑mm （3.32）根據(jù)工作條件，取mm（2）傳動(dòng)軸受力分析N （3.33） N （3.34） N （3.35）圖4.1 傳動(dòng)軸的受力簡圖（3）繪制傳動(dòng)軸的受力簡圖，如圖所示，求支座反力垂直面支反力：由，得： （3.36） 由，得： N （3.37）水平面支反力：由，得： （3.38） N由，得： N （3.39） （4）作彎矩圖：垂直面彎矩圖：C點(diǎn) Nmm （3.40）水平面彎矩圖：C點(diǎn) Nmm （3.41）合成彎矩圖：C點(diǎn)Nmm （3.42） （5）作轉(zhuǎn)矩T圖： Nmm （6）校核軸的強(qiáng)度：按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)1，15-5可知，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 MPa （3.43）選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)1表可知，MPa。因此，故安全。（7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。截面V左側(cè)抗彎截面系數(shù) mm （3.44）抗扭截面系數(shù) mm （3.45）截面V左側(cè)的彎矩M為 Mpa （3.46）截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa （3.48）軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)1表可知，MPa，MPa，MPa。由文獻(xiàn)1 附表可知，用插入法求出 ，軸按精車加工，由文獻(xiàn)1 附圖可知，表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，固得綜合系數(shù)為 （3.49） 由文獻(xiàn)1 ，可知，碳鋼的特性系數(shù) 取 取所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52）故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。截面V右側(cè)抗彎截面系數(shù) mm抗扭截面系數(shù) mm截面V左側(cè)的彎矩M為 MPa截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng)力 MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按文獻(xiàn)1附表查取。因， ，又由文獻(xiàn)1附圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ，故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)1，附為 （3.53） 由文獻(xiàn)1附圖可得軸的截面形狀系數(shù)為由文獻(xiàn)1附圖可得軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。4.2 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1初步計(jì)算（1）材料選擇 因傳動(dòng)尺寸已經(jīng)在圖紙上面有注明，批量較小，故小齒輪用40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度241HB286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度229HB286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級(jí)。（2）節(jié)錐角的計(jì)算 （3.11） （3.12） （3.13）由文獻(xiàn)2表可知， （3.14）式中，齒頂高系數(shù)，。取小齒輪齒數(shù)， （3.15） 取大齒輪齒數(shù)。（3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16）（4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17） mm （3.18）（5）錐距 mm （3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑由文獻(xiàn)3表可知，齒頂高mm （3.20）齒頂圓直徑mm （3.21）mm （3.22）齒根高mm （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24） mm （3.25）（7）齒寬由文獻(xiàn)2表可知， mm （3.26）（8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27）其他齒輪的計(jì)算后的結(jié)果圖紙上面已經(jīng)有注明。5 變速箱內(nèi)部主要傳動(dòng)零件的強(qiáng)度校核5.1 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核根據(jù)以上工況可知：力： 徑向力：求垂直面的支反力計(jì)算垂直彎矩：求水平面的支承力： 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖：求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖可見，m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： n-n截面: m-m截面: 由于，所以該軸是安全的。彎矩及軸的受力分析圖如下 傳動(dòng)軸的彎矩簡圖5.2 傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核（）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度（1）接觸應(yīng)力的計(jì)算由文獻(xiàn)4表可知，齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.28） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 計(jì)算載荷系數(shù)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，由文獻(xiàn)4表可知，取平均分度圓直徑 mm 平均分度圓圓周速度 m/s由文獻(xiàn)4 圖（a）可知，按，得；由文獻(xiàn)4 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，；由文獻(xiàn)4表可知，； 由文獻(xiàn)1表可知，彈性系數(shù)； 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 計(jì)算得， MPa（1） 接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力由文獻(xiàn)4 表可知，許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.29）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa 最小安全系數(shù) 由文獻(xiàn)1，10-13可知，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 由文獻(xiàn)1 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， 尺寸系數(shù) 工作硬化系數(shù)，按 潤滑油膜影響系數(shù)，計(jì)算得， MPa（3）由于MPaMPa，故安全。（）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1）齒根應(yīng)力的計(jì)算由文獻(xiàn)4表可知，彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.30）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 由文獻(xiàn)1表可知， ， 由文獻(xiàn)1表可知， ， 計(jì)算得， MPa（2）彎曲強(qiáng)度的齒根許用應(yīng)力 由文獻(xiàn)4表可知，齒根許用應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.31）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 彎曲疲勞極限MPa 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 彎曲疲勞壽命系數(shù) ， 彎曲疲勞的尺寸系數(shù)計(jì)算得， （3）由于MPaMpa，故安全。5.3 軸承強(qiáng)度的校核（1）滾動(dòng)軸承的選擇滾動(dòng)軸承為雙列圓錐滾子軸承350324B，由文獻(xiàn)2表得KN，KN，。（2）壽命驗(yàn)算 軸承所受支反力合力 N （4.1）對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N由文獻(xiàn)2表得， ， N （4.2）按軸承B的受力大小驗(yàn)算 h （4.3）h=年 由于拖拉機(jī)減速箱的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達(dá)到所計(jì)算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。參考文獻(xiàn) 1徐灝等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第2、3冊(cè))M(第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20032程悅蓀.拖拉機(jī)變速箱的設(shè)計(jì)M.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1981 3周紀(jì)良.拖拉機(jī)及類似車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 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